Lernumgebung zu Evakuierungsprozessen

Feueralarmübungen sind euch vermutlich aus der Schule bekannt. Diese Übungen sind wichtig, um Evakuierungen des Schulgebäudes im Alarmfall möglichst schnell durchführen zu können. Das ist wichtig, um Menschenleben zu retten und Unfälle zu verhindern!

Habt ihr euch schon einmal gefragt, welche Faktoren den Ablauf einer Evakuierung beeinflussen könnten? Mögliche Fragen, die in diesem Zusammenhang auftauchen können, sind z.B.:

• Hindert euch die aktuelle Sitzordnung im Klassenraum im Falle eines Alarms am schnellen Verlassen des Schulgebäudes?
• Warum ist es sinnvoller, wenn alle Personen im Schritttempo den Raum verlassen, anstatt zu rennen?
• Wie wirkt sich die Anwesenheit von Austauschschülerinnen und -schülern oder weiteren Lehrpersonen im hinteren Teil der Klasse auf die Evakuierungszeit aus?
• ...

Die Antworten auf die oben gestellten Fragen lassen sich „erforschen“. Deshalb nennen wir diese Fragen im Folgenden „Forschungsfragen“.

Viele solcher Forschungsfragen rund um die Verbesserung von Evakuierungsprozesse können untersucht werden, ohne dass viele Menschen und ein großer Aufwand dafür nötig sind. Hier kommen mathematische Modelle ins Spiel. Diese Modelle übersetzten die Fragestellung oder das damit verbundene Problem aus der Realität in die Sprache der Mathematik. In der Sprache der Mathematik wird eine Antwort auf die Frage gefunden. Dafür können zum Beispiel mathematische Simulationen benutzt werden. Danach wird diese mathematische Antwort zurück in die Realität übersetzt und dort überprüft. Dieser Prozess wird mathematischer Modellierungsprozess genannt. Er ist im folgenden Bild veranschaulicht.

So können etwa die oben gestellten Forschungsfragen zur Evakuierung mit Hilfe der Mathematik beantwortet werden.

In dieser Lernumgebung benutzen wir mathematische Modelle, um Evakuierungsprozesse oder „Feueralarm-Situationen“ zu erforschen. Die Erforschung von Evakuierungsprozessen ist wichtig, um Evakuierungspläne zu verbessern oder Gebäude so zu gestalten, dass ihre Evakuierungszeit möglichst gering ist. Das hierfür verwendete, mathematische Modell ist der Zellularautomat. Dieses Modell lernen wir im nächsten Kursabschnitt kennen.